JPH05177486A - Spindle unit - Google Patents

Spindle unit

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Publication number
JPH05177486A
JPH05177486A JP34645591A JP34645591A JPH05177486A JP H05177486 A JPH05177486 A JP H05177486A JP 34645591 A JP34645591 A JP 34645591A JP 34645591 A JP34645591 A JP 34645591A JP H05177486 A JPH05177486 A JP H05177486A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
housing
spindle
thrust
oscillation
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34645591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Sugita
和彦 杉田
Futoshi Sugimoto
太 杉本
Toshihiko Shima
稔彦 嶋
Noriyasu Hayashi
則康 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
Priority to JP34645591A priority Critical patent/JPH05177486A/en
Publication of JPH05177486A publication Critical patent/JPH05177486A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02Driving main working members
    • B23Q5/027Driving main working members reciprocating members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control an oscillation stroke so easily as well as to prevent any possibility of oil penetration into a bearing surface from occurring. CONSTITUTION:This spindle unit is provided with a thrust guide 24 being slidably set up in a housing 10 and supporting a flange part 11a formed in a spindle 11 in the thrust direction, and a piezoelectric actuator for reciprocating this thrust guide 24 in the axial direction together with the spindle 11 as an oscillation operating unit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、回転する主軸のみを軸
方向に高周波で往復させて加工を行なうオシレーション
作動装置を備えた工作機械の主軸装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle device for machine tools having an oscillation actuator for reciprocating only a rotating spindle in the axial direction at high frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の主軸装置では、ハウジン
グ内にジャーナル気体軸受によって回転可能にかつ軸方
向に往復動可能に主軸を支持し、この主軸のフランジ部
の一側面に対向してハウジングにスラスト軸受部を設
け、フランジ部の他側面に対向してハウジングにシリン
ダを設けて、スラスト軸受部及びシリンダに圧油を流入
させ、シリンダの圧油の圧力を変化させることにより、
主軸を軸線方向にオシレーションさせていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of spindle device, a journal gas bearing rotatably and axially reciprocally supports a spindle in a housing, and the housing is opposed to one side surface of a flange portion of the spindle. By providing a thrust bearing part in the housing, and providing a cylinder in the housing so as to face the other side surface of the flange part, pressure oil is made to flow into the thrust bearing part and the cylinder, and the pressure of the pressure oil in the cylinder is changed.
The spindle was oscillated in the axial direction.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術に
おいては、主軸をオシレーションさせると、油を用いる
ためにシール部からの油もれが起こった場合に主軸を回
転可能に支承するジャーナル気体軸受部に油が侵入し異
常発熱や焼付きを起こすおそれがあることや、主軸を高
速に動かすために高圧が必要となりポンプが大型化して
しまうことや、ピストン部断面積が大きくオシレーショ
ン周波数をあまり速くできないことや、オシレーション
のストロークをコントロールするのが困難であること等
の問題があった。
In such a conventional technique, when the main shaft is oscillated, the journal gas rotatably supports the main shaft when oil leaks from the seal portion due to the use of oil. Oil may enter the bearing and cause abnormal heat generation or seizure, high pressure is required to move the main shaft at high speed, and the pump may become large. There were problems such as not being able to perform so fast and being difficult to control the stroke of oscillation.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の主軸装置は、上
述した問題を解決するためになされたもので、ハウジン
グ内にスライド可能に設置された主軸に形成されたフラ
ンジ部をスラスト方向に支承するスラストガイドと、オ
シレーション作動装置として前記スラストガイドを前記
主軸とともに軸線方向に往復作動させるピエゾアクチュ
エータを備えたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The main spindle device of the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and supports a flange portion formed on a main spindle slidably mounted in a housing in a thrust direction. And a piezo actuator that reciprocates the thrust guide together with the main shaft in the axial direction as an oscillation actuating device.

【0005】[0005]

【作用】上記の構成により、ピエゾアクチュエータを用
いることで、オシレーション周波数を速くすることがで
き、また、ピエゾアクチュエータに加える電圧を制御す
ることでオシレーションのストロークを容易にコントロ
ールすることができる。
With the above structure, the oscillation frequency can be increased by using the piezo actuator, and the stroke of oscillation can be easily controlled by controlling the voltage applied to the piezo actuator.

【0006】[0006]

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1において、10は工作機械のハウジングで、1
1はこのハウジング10内において鉛直軸線のまわりに
回転可能に支持される主軸である。また、このハウジン
グ10の外周にはカバー12が装着されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a machine tool housing, and 1
Reference numeral 1 denotes a main shaft that is rotatably supported within the housing 10 about a vertical axis. A cover 12 is attached to the outer periphery of the housing 10.

【0007】ハウジング10内には、ジャーナル軸受部
材20、21が主軸11の軸線方向に間隔をおいて装着
されており、このジャーナル軸受部材20、21の内周
にはジャーナル軸受22、23が形成されている。そし
て、これらのジャーナル軸受22、23に加圧気体が供
給され、主軸11を静圧支持している。また、ハウジン
グ10内のジャーナル軸受部材20、21間には、スラ
ストガイド24が主軸11の軸線方向に摺動可能に嵌挿
されている。このスラストガイド24には、主軸11に
形成されたフランジ部11aを挟むようにスラスト軸受
25、26が形成され、このスラスト軸受25、26に
加圧気体が供給され、フランジ部11aをスラスト方向
に静圧支持している。
In the housing 10, journal bearing members 20 and 21 are mounted at intervals in the axial direction of the main shaft 11, and journal bearings 22 and 23 are formed on the inner periphery of the journal bearing members 20 and 21. Has been done. Pressurized gas is supplied to these journal bearings 22 and 23 to support the main shaft 11 under static pressure. A thrust guide 24 is slidably inserted between the journal bearing members 20 and 21 in the housing 10 in the axial direction of the main shaft 11. Thrust bearings 25 and 26 are formed on the thrust guide 24 so as to sandwich the flange portion 11a formed on the main shaft 11, and pressurized gas is supplied to the thrust bearings 25 and 26 to move the flange portion 11a in the thrust direction. Supports static pressure.

【0008】スラストガイド24トジャーナル軸受部材
21との間には、スラストガイド24を下方に押圧する
スプリング27が円周上複数個介装されている。ジャー
ナル軸受部材20の外周には中空円筒部材30が嵌装さ
れ、中空円筒部材30には円筒穴31が軸線方向に円周
上複数個穿設されている。これら円筒穴31にはストロ
ークベアリング32が嵌装され、このストロークベアリ
ング32にピン33が軸線方向に摺動可能に嵌挿されて
いる。ピン33の一端はスラストガイド24に接触し、
他端はレバー34に接触している。
Between the thrust guide 24 and the journal bearing member 21, a plurality of springs 27 for pressing the thrust guide 24 downward are provided on the circumference. A hollow cylindrical member 30 is fitted around the outer periphery of the journal bearing member 20, and a plurality of cylindrical holes 31 are formed in the hollow cylindrical member 30 in the axial direction on the circumference. A stroke bearing 32 is fitted in these cylindrical holes 31, and a pin 33 is fitted in the stroke bearing 32 so as to be slidable in the axial direction. One end of the pin 33 contacts the thrust guide 24,
The other end is in contact with the lever 34.

【0009】レバー34はハウジング10内にピン35
を支点として回転可能に円周上複数個挿入され、支点か
ら遠い方のレバー34の一端は、ピン33に接触し、支
点から近い方の他端は、前記ハウジング10にピン35
と平行な方向に摺動可能に嵌挿されたピストン36に接
触している。ハウジング10には、後述するピエゾ部に
連通する油路40と、これより短い図略の油路が円周上
互いに平行に穿設され、また、油路40および図略の短
い油路から半径方向に油路41が穿設され、油路41は
カバー12の内周に刻設された環状凹溝42に連通して
いる。これより、円周上複数個穿設された図略の短い油
路は環状凹溝42を介して油路40と連通している。
The lever 34 has a pin 35 inside the housing 10.
A plurality of levers 34 are rotatably inserted around the fulcrum, one end of the lever 34 farther from the fulcrum contacts the pin 33, and the other end closer to the fulcrum has a pin 35 on the housing 10.
It is in contact with a piston 36 slidably inserted in a direction parallel to. In the housing 10, an oil passage 40 communicating with a piezo section described later and an oil passage (not shown) shorter than the oil passage are bored in parallel with each other on the circumference, and a radius from the oil passage 40 and the short oil passage not shown is formed. An oil passage 41 is bored in the direction, and the oil passage 41 communicates with an annular groove 42 formed in the inner circumference of the cover 12. As a result, a plurality of short oil passages (not shown) formed on the circumference communicate with the oil passage 40 through the annular groove 42.

【0010】カバー12の内周及びピストン36の外周
には夫々環状凹溝43、44、45、46が刻設され、
環状凹溝43、44、45、46にはOリング47、4
8、49、50が嵌入され、その部分でシールしてい
る。油路40は、ハウジング10に固着されているピエ
ゾ部の油路51に連通している。
On the inner circumference of the cover 12 and the outer circumference of the piston 36, annular concave grooves 43, 44, 45, 46 are formed, respectively.
The O-rings 47, 4 are provided in the annular grooves 43, 44, 45, 46.
8, 49 and 50 are fitted and sealed at that part. The oil passage 40 communicates with the oil passage 51 of the piezo portion fixed to the housing 10.

【0011】ピエゾ部において、図2に示すように、5
2はアクチュエータハウジングで、53はシリンダハウ
ジングである。アクチュエータハウジング52の一端に
シリンダハウジング53が接着しており、また、アクチ
ュエータハウジング52の他端はキャップ54によって
閉塞されている。アクチュエータハウジング52内には
ピストンロッド55が摺動可能に挿入されており、アク
チュエータハウジング52とピストンロッド55との間
にはピストンロッド55を後方に押圧するスプリング5
6が介裝されている。また、ピストンロッド55には、
その一端から電流値に応じて体積が膨張するピエゾアク
チュエータ57が装入されている。他端には、ピストン
58が嵌着しており、ピストン58はシリンダハウジン
グ53に摺動可能に案内されている。ピストン58の外
周には環状凹溝60が刻設され、環状凹溝60にはOリ
ング61が嵌入され、その部分をシールしている。
In the piezo part, as shown in FIG.
2 is an actuator housing and 53 is a cylinder housing. The cylinder housing 53 is bonded to one end of the actuator housing 52, and the other end of the actuator housing 52 is closed by a cap 54. A piston rod 55 is slidably inserted in the actuator housing 52, and a spring 5 for pressing the piston rod 55 backward is provided between the actuator housing 52 and the piston rod 55.
6 has been intervened. Also, the piston rod 55 has
A piezo actuator 57 whose volume expands according to the current value is inserted from one end thereof. A piston 58 is fitted on the other end, and the piston 58 is slidably guided by the cylinder housing 53. An annular groove 60 is engraved on the outer periphery of the piston 58, and an O-ring 61 is fitted in the annular groove 60 to seal that portion.

【0012】図略の短い油路、油路40、41、51及
び環状凹溝42には油が封入されている。次に上述した
構成に基づき、本実施例の主軸装置をオシレーションさ
せる作動について説明する。ピエゾ部のピエゾアクチュ
エータ57の体積膨張により、ピストンロッド55を介
してピストン58を微小変位させ、その微小変位で油路
40、41、51及び環状凹溝42に封入された油を介
してピストン36が変位し、支点から近い方のレバー3
4の一端をピストン36が押すことで、支点から遠い方
の他端の変位が拡大され、ピン33を介して、スラスト
ガイド24とともに主軸11を押し上げる。
Oil is filled in the short oil passages (not shown), the oil passages 40, 41, 51 and the annular groove 42. Next, the operation of oscillating the spindle device of this embodiment will be described based on the above-described configuration. Due to the volume expansion of the piezo actuator 57 in the piezo portion, the piston 58 is slightly displaced via the piston rod 55, and the micro displacement causes the piston 36 to be displaced through the oil enclosed in the oil passages 40, 41, 51 and the annular groove 42. Is displaced and lever 3 closer to the fulcrum
When the piston 36 pushes one end of 4, the displacement of the other end farther from the fulcrum is enlarged, and the main shaft 11 is pushed up together with the thrust guide 24 via the pin 33.

【0013】上記の構成及び作動により、軸受面内に油
の侵入するおそれがなく、またピエゾアクチュエータ5
7を用いることでオシレーション周波数を速くすること
ができ、さらに、ピエゾアクチュエータ57に加える電
圧を制御することでオシレーションのストロークを容易
にコントロールすることができる。なお、上記実施例
は、主軸11を上下動させる手段としてピエゾアクチュ
エータ57を用い、ピエゾアクチュエータ57の微小変
位をピストン36とレバー34で増幅させてスラストガ
イド24とともに主軸11を動かす構成であるが、図3
に示すように大変位のピエゾアクチュエータ100を用
い直接スラストガイドをオシレーションさせる構成でも
よい。
With the above structure and operation, there is no risk of oil intruding into the bearing surface, and the piezo actuator 5
By using 7, the oscillation frequency can be increased, and by controlling the voltage applied to the piezo actuator 57, the stroke of oscillation can be easily controlled. In the above embodiment, the piezo actuator 57 is used as a means for moving the main shaft 11 up and down, and a minute displacement of the piezo actuator 57 is amplified by the piston 36 and the lever 34 to move the main shaft 11 together with the thrust guide 24. Figure 3
As shown in FIG. 7, a structure in which the thrust guide is directly oscillated by using the large displacement piezoelectric actuator 100 may be used.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の主軸装置
は、オシレーションさせるためにピエゾアクチュエータ
を用いることで、オシレーション周波数を速くすること
ができ、またピエゾアクチュエータに加える電圧を制御
することでオシレーションのストロークを容易にコント
ロールすることができる。
As described above, in the spindle device of the present invention, by using the piezo actuator for oscillation, the oscillation frequency can be increased and the voltage applied to the piezo actuator can be controlled. This makes it possible to easily control the stroke of oscillation.

【0015】また、軸受面内に油の侵入するおそれがな
くなり、油もれによる異常発熱や焼付きをおこすおそれ
がなくなる。
Further, there is no possibility that oil will enter the bearing surface, and there will be no risk of abnormal heat generation or seizure due to oil leakage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の主軸装置を示す。FIG. 1 shows a spindle device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の矢印(A)に連通するピエゾ部を示す。FIG. 2 shows a piezo section communicating with an arrow (A) in FIG.

【図3】本発明の第2実施例の主軸装置を示す。FIG. 3 shows a spindle device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 主軸 24 スラストガイド 33 ピン 34 レバー 36 ピストン 57 ピエゾアクチュエータ 11 Spindle 24 Thrust Guide 33 Pin 34 Lever 36 Piston 57 Piezo Actuator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 則康 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田工 機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Noriyasu Hayashi 1-1, Asahi-cho, Kariya city, Aichi Toyota Koki Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジングと、このハウジング内に回転
可能かつ軸線方向に往復作動可能に支持された主軸と、
前記主軸を軸線方向に往復作動させるオシレーション作
動装置を備えた主軸装置において、前記ハウジング内に
スライド可能に設置され前記主軸に形成されたフランジ
部をスラスト方向に支承するスラストガイドと、前記オ
シレーション作動装置として前記スラストガイドを前記
主軸とともに軸線方向に往復作動させるピエゾアクチュ
エータを備えたこと特徴とする主軸装置。
1. A housing, and a main shaft supported in the housing so as to be rotatable and axially reciprocable.
In a spindle device including an oscillation actuator that reciprocates the spindle in an axial direction, a thrust guide slidably installed in the housing to support a flange portion formed on the spindle in a thrust direction, and the oscillation. A spindle device comprising a piezo actuator that reciprocally moves the thrust guide together with the spindle in an axial direction as an actuating device.
JP34645591A 1991-12-27 1991-12-27 Spindle unit Pending JPH05177486A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010183731A (en) * 2009-02-05 2010-08-19 Nihon Univ Displacement expanding mechanism of piezoelectric element, and surface texture processing apparatus utilizing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010183731A (en) * 2009-02-05 2010-08-19 Nihon Univ Displacement expanding mechanism of piezoelectric element, and surface texture processing apparatus utilizing the same

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